| 绳、杆的关联速度问题 题目答案及解析

稿件来源:高途

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必修2

第五章 曲线运动

5.1 曲线运动

绳、杆的关联速度问题

如图所示,物块$A$用不可伸长的轻绳绕过轻质光滑定滑轮与置于光滑水平面上的物块$B$连接,物块$A$$B$的质量均为$m$,施加外力使物块$A$$B$保持静止,此时轻绳恰好处于伸直状态。某时刻撤去外力,两物块同时由静止开始运动,当物块$A$下落高度为$h$时,其加速度大小为$a$,方向竖直向下,此时连接物块$B$的轻绳与水平方向的夹角为$\theta$,整个过程物块$B$始终未离开水平面,已知重力加速度为$g$。当物块$A$下落高度为$h$时,下列说法正确的是$(\qquad)$

["

物块$B$的加速度大小为$\\dfrac{a}{\\cos\\theta}$

","

物块$B$的加速度大小为$(g+a)\\cos\\theta$

","

物块$A$的速度大小为$\\sqrt{\\dfrac{2gh}{1+\\cos^{2}\\theta}}$

","

物块$A$的速度大小为$\\sqrt{\\dfrac{2gh\\cos^{2}\\theta}{1+\\cos^{2}\\theta}}$

"]
[["D"]]

$\rm AB$、对物块$A$由牛顿第二定律得:$mg-T=ma$

对物块$B$由牛顿第二定律得:$T\cos\theta=ma_{B}$

联立解得物块$B$的加速度大小为:$a_{B}=(g-a)\cos\theta$,故$\rm AB$错误;

$\rm CD$、对物块$A$$B$整体,根据机械能守恒定律的:$mgh=\dfrac{1}{2}mv_{A}^{2}+\dfrac{1}{2}mv_{B}^{2}$

$A$$B$的速度的关联如下图所示,可得$A$$B$的速度大小关系为:$v_{A}=v_{B}\cos\theta$

联立解得:$v_{A}=\sqrt{\dfrac{2gh\cos^{2}\theta}{1+\cos^{2}\theta}}$,故$\rm C$错误,$\rm D$正确。

故选:$\rm D$

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